Курсовая работа: Схемотехника основных блоков радиопередающего устройства
Название: Схемотехника основных блоков радиопередающего устройства Раздел: Рефераты по коммуникации и связи Тип: курсовая работа | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Содержание Реферат 1. Разработка структурной схемы передатчика 2. Общие сведения об автогенераторах 2.1. Расчет задающего автогенератора 3. Расчет умножителя частоты 4. Расчет усилителя мощности Приложение 1 Приложение 2 Приложение 3 Заключение Список литературы Реферат Целью данной работы является ознакомление со схемотехникой основных блоков радиопередающего устройства, с принципами их работы и методиками их расчета. В качестве изучаемого устройства взят передатчик радиолокационного маяка. Хотя схемы радиолокационных маяков постоянно совершенствуются, состав и расчёты основных блоков в них практически не изменился, изменилась только элементная база и новые схемотехнические решения построения этих блоков. Диапазон частот радиомаяков различен, существуют системы, использующие частоты, на которых работают штатные радиолокационные станции слежения и сопровождения. В данной работе мы рассмотрим структуру спасательного радиомаяка. 1. Разработка структурной схемы радиомаяка. Передатчик радиомаяка излучает в пространство модулированные колебания с частотой 210МГц и мощностью28Вт. В передатчике осуществляется генерация заданной частоты и усиление. Передатчик содержит следующие крупные узлы: - кварцевый автогенератор с частотой кварца fкв - умножитель частоты с коэффициентом умножения равным 3 - тракт усиления мощности рабочей частоты, осуществляющей получение заданной мощности передатчика. Задающий кварцевый генератор построен по схеме емкостной трехточки. Кварцевый резонатор включен между коллектором и базой коллектора. Такая схема имеет ряд преимуществ: 1. обеспечивается высокая стабильность частоты 2. генератор имеет меньшую склонность к паразитной генерации на частоте выше рабочей 3. схема построена без катушек индуктивности 4. частоту генератора можно менять в широком диапазоне путем смены только кварцевого резонатора Умножители частоты применяются в радиопередатчиках главным образом для переноса спектра стабилизированных кварцем низкочастотных колебаний в более высокий частотный диапазон. Кроме того, умножители частоты используются для углубления частотной и фазовой модуляции. Как правило, частота умножается в целое число раз (n), называемое кратностью умножения. В качестве нелинейного элемента используется варактор. В передатчике использован импульсный модулятор. Назначение тракта усиления состоит в повышении мощности колебания полученного от задающего генератора. Рис.1.1 Структурная схема радиомаяка 2. Общие сведения об автогенераторах Автогенератор- это источник электромагнитных колебаний, колебания в котором возбуждаются самопроизвольно без внешнего воздействия. Поэтому автогенераторы, в отличие от генераторов с внешним возбуждением (усилители мощности), часто называют генераторами с самовозбуждением. В радиопередатчиках автогенераторы применяются в основном в качестве каскадов, задающих несущую частоту колебаний. Такие генераторы входят в состав возбудителя передатчика и называются задающими. Главное требование, предъявляемое к ним, - высокая стабильность частоты Автогенератор. Схема структурная. Рис.2.1
Рис.2.2 Принципиальная схема задающего генератора 2.1 Расчет задающего генератора В качестве задающего генератора используем транзисторный АГ с кварцевой стабилизацией частоты (рис.1.2), работающий на частоте 2.2 Выбираем транзистор малой мощности
КТ324А с граничной частотой Его паспортные данные сведены в Табл.1.1 Табл.1.1
2.3 Вычисляем граничные частоты, используя формулы : 2.4 Расчет цепей коррекции. Вычисляем граничную частоту: Находим время жизни неосновных носителей в эмиттере: Определяем активную часть коллекторной емкости Определяем где Сопротивление, учитывающее сопротивление закрытого перехода: Находим емкость коррекции: согласно ряду выбираем Определяем общее сопротивление коррекции: согласно ряду выбираем Так как выполняется условие Rкор < Rз , то корректирующая цепь эффективна. Крутизна с учетом коррекции равна: 2.5 Расчет электрического режима Находим максимальное значение импульса тока коллектора: Постоянное напряжение на коллекторе определяем по формуле: Выбираем угол отсечки равным коэффициентов Берга определяем Значение коэффициента обратной связи выбираем Расчет основных параметров генератора Амплитуда первой гармоники тока коллектора: Амплитуда постоянной составляющей тока коллектора: Амплитуда первой гармоники напряжения базы: Амплитуда первой гармоники напряжение коллектора: Эквивалентное сопротивление контура: Мощность первой гармоники: Потребляемая мощность: Мощность рассеяния: Проверяем условие видно, что условие выполняется (0.008<0.015). Вычисляем коэффициент полезного действия (КПД): Напряжение смещения: Проверяем условие: 0.2-0,8 < 4В Находим напряженность режима по формуле: 2. 6 Расчет резонатора Выбираем индуктивность с Находим характеристическое сопротивление контура Суммарная емкость контура равна: Резонансное сопротивление контура определяем по формуле: Находим коэффициент включения контура Определяем эквивалентную емкость контура Емкость принимаем в дальнейших расчетах используем именно это значение. 2.7
Расчет емкостей Принимаем Добротность последовательной цепочки Определяем емкость связи: принимаем Емкость, пересчитанную параллельно емкости формуле: Определяем емкость принимаем 2.8 Расчет цепи смещения Напряжение на базе Внутреннее сопротивление источника: Находим сопротивления принимаем сопротивлений в соответствии с рядом выбираем
в соответствии с рядом выбираем Определяем номиналы блокировочных конденсаторов: в соответствии со стандартным рядом емкостей принимаем в соответствии со стандартным рядом емкостей принимаем 2. 9 Расчет цепи питания . Находим значение сопротивления в соответствии со стандартным рядом выбираем Напряжение питания: 3 .Умножители частоты Умножители частоты применяются в радиопередатчиках главным образом для переноса спектра стабилизированных кварцем низкочастотных колебаний в более высокий частотный диапазон. Кроме того, умножители частоты используются для углубления частотной и фазовой модуляции. Как правило, частота умножается в целое число раз (n), называемое кратностью умножения. Поскольку умножение частоты - существенно нелинейный процесс, в состав умножителя включают нелинейный элемент (НЭ). Структурная схема умножителя частоты представлена на рис.2.1 Умножитель частоты.
Схема структурная. Рис. 3 .1 Рис.3.2 Принципиальная электрическая схема рассчитываемого умножителя частоты. 3.1 Расчёт некоторых параметров варактора : Электронный КПД умножителя с кратностью 3: Мощность рассеяния 3 .2 Расчёт режима работы варактора Находим барьерную емкость варактора по формуле: где барьерная емкость Для варактора 2А602А она составляет Допустимое напряжение
Угол отсечки выбирают исходя из соотношения: Определяем нормированный коэффициент ряда Фурье: Находим сопротивление варактора третьей гармонике: значение М выбираем равным М=1 . Находим эквивалентное сопротивление потерь варактора, усредненное по 3-ей гармонике: где Реальная часть полного сопротивления варактора на третьей гармонике равна: Амплитуду 3-ей гармоники тока определяем по формуле: Находим произведение Определяем амплитуду 1-ой гармоники заряда: Определяем максимальное напряжение на варикапе: Находим амплитуду 1-ой гармоники тока: Сопротивление варактора первой гармонике тока: Определяем эквивалентное сопротивление потерь по 1-ой гармонике: где: Реальная часть полного сопротивления по первой гармонике равна: Мощность на первой гармонике:
где (справочные данные). Определяем коэффициент полезного действия:
3.3 Расчет элементов схемы, задающих режим работы варактора согласно ряду где Рассчитаем емкость блокировочного конденсатора: Пусть Для расчета дросселя выбираем 3.4 Входной контур для частоты f = 70МГц Выбираем индуктивность 3.5 Выходной контур для частоты
f = 210Мгц 4. Расчёт усилителя мощности на биполярном транзисторе Требуется рассчитать режим работы транзистора в схеме с ОЭ с мощностью первой гармоники 4 .1 Выберем транзистор КТ930А. Его параметры:
4 .2 Расчет режима работы транзистора: Находим напряженность режима:
Находим амплитуду первой гармоники напряжения коллектора:
Находим амплитуду первой гармоники коллекторного тока:
Находим постоянную составляющую коллекторного тока:
Определим полезную мощность:
Определим потребляемую мощность:
Определим мощность рассеивания:
Выполним проверку условия 19Вт < 75Вт, следовательно транзистор работает нормально Вычислим КПД: Определим амплитуду гармонического управляющего заряда:
Рассчитаем минимальное мгновенное значение напряжения на эмиттерном переходе:
Выполним проверку условия |-2.1В |< 4В Вычислим амплитуду постоянной составляющей напряжения на эмиттерном переходе: Рассчитаем коллекторное сопротивление:
Рассчитаем амплитуду первой гармоники суммарного тока базы:
Рассчитаем корректирующий резистор: Рассчитаем часть входной мощности потребляемой в
Рассчитаем входное сопротивление:
Рассчитаем часть мощности обусловленной прохождением мощности в нагрузку через
Определим полную входную мощность:
Определим коэффициент усиления:
Определим входную индуктивность:
Рассчитаем входную ёмкость:
4.3 Расчет элементов принципиальной схемы усилителя мощности Рис.4.1 Принципиальная схема усилителя мощности
Рассчитаем выходную согласующую цепь:
С4=С6= L3= Входная согласующая цепь:
L1 = 2мкГн Приложение 1.Спецификация к принципиальной схеме задающего генератора
Приложение 2 Спецификация к принципиальной схеме умножителя частоты.
Приложение 3. Спецификация к принципиальной схеме усилителя мощности.
Заключение В данной работе разработана структурная схема радиомаяка, работающего на частоте 210МГц и выходной мощностью 28Вт. Рассчитаны задающий автогенератор с кварцевой стабилизацией частоты на биполярном транзисторе КТ324, рассчитан умножитель частоты с коэффициентом умножения 3 на варакторе 2А602А, также рассчитан усилитель мощности на биполярном транзисторе КТ930А. Список литературы 1. Б.Е. Петров, В.А. Романюк Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. -М.: Высшая школа,1989. 2. В.В. Шахгильдян, В.А. Власов, Козырев В.Б. Проектирование радиопередающих устройств. - М.: Радио и связь,1993. 3. Курс лекций по предмету «Устройства формирования сигналов» Преподаватель Тертышник В.В. Саратов:СГТУ |